JPH0141992B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 乗物中で受ける加速度の模擬を行う加速度模
擬用のＧ座席機構において、 (1) 着座者のでん部を支持する座面と該着座者の
左右の外側腿部が接触するように該座面の左右
両側に長く起立配設された左右協動性の表面要
素とを具備した略堅固な単一個の表面と、 (2) 前記単一個の表面の位置と姿勢とを選択的に
変更させることにより、前記着座者の所望の身
体動作を発生する第１の作動手段と、 (3) 前記着座者のでん部と前記単一個の表面との
間に配置され、かつ前記表面の左右両側の夫々
に各１個設けられて座席硬さ感覚と前記着座者
の身体接触面積とを変化させる第１、第２の固
定胞室とを備えた(a)動的座席手段と、 前記第１の作動手段の作用と前記左右両側の
第１、第２の固定胞室の作用とを調整して可動
乗り物中における身体動作、座席硬さ感覚の変
化、身体接触面積の変化に相当した身体動作を
発生し、かつ、座席硬さ感覚並びに身体接触面
積の変化を発生する(b)Ｇ暗示発生手段とを、 具備して構成されたことを特徴とするＧ座席機
構。

２ 請求の範囲第１項のＧ座席機構において、前
記両側に長く起立配設された左右協動性の表面要
素は、傾斜面形状をして前記表面の中心から昇り
傾斜で設けられているＧ座席機構。

３ 請求の範囲第２項のＧ座席機構において、前
記左右協動性の表面要素は、前記単一個の表面の
他の部分と一定の間隔を置いた配置関係で設けら
れているＧ座席機構。

４ 請求の範囲第１項のＧ座席機構において、前
記第１の作動手段は、前記単一個の表面に３自由
度の運動駆動能力を付与する３つの作動装置２
２，２３，２４を具備しているＧ座席機構。

５ 請求の範囲第４項のＧ座席において、前記第
１の作動手段の作動装置２２，２３，２４は、流
体作動型の作動装置からなるＧ座席機構。

６ 請求の範囲第４項のＧ座席機構において、前
記３自由度の運動は、縦方向動き、ピツチ、ロー
ルであるＧ座席機構。

７ 請求の範囲第６項のＧ座席機構において、前
記第１の作動手段は、前記３つの作動装置２２，
２３，２４に加えて前記単一個の表面を長手経線
方向に駆動するもう一つの作動装置５６を具備し
ているＧ座席機構。

８ 請求の範囲第７項のＧ座席機構において、前
記長手経線方向の駆動能力は、前記他の３自由度
運転駆動能力の各能力に加算的に付与されるＧ座
席機構。

９ 請求の範囲第１項のＧ座席機構において、前
記第１、第２の固定胞室は、前記単一個の表面の
輪郭に適合する略平らな膨張性の胞室からなるＧ
座席機構。

１０ 請求の範囲第１項のＧ座席機構において、
実際の航空機の飛行中に与えられる不連続性の振
動暗示と連続性の振動暗示とを前記着座者に付与
するように前記単一個の表面を振動させる加振手
段を具備して成るＧ座席機構。

１１ 請求の範囲第１項のＧ座席機構において、
同Ｇ座席は、 前記着座者の背を支持する略堅固な単一個の
背当て表面と、 前記単一個の背当て表面の位置と姿勢とを選
択的に変更させることにより、前記着座者の所
望の身体動作を発生する第２の作動手段と、 前記単一個の背当て表面の下方部分と協動す
るように夫々が動作可能に設けられて着座者の
背中の下方部分に接触暗示を与えることが可能
な少なくとも２つの背当て表面要素と、 前記背当て表面及び前記背当て表面要素と前
記着座者の背中との間に配置され、背中支持表
面の硬さ感覚を変化させる第３の固定胞室と
を、具備した(c)動的背当て手段を備え、かつ、
前記Ｇ暗示発生手段は、前記動座席手段の前記
第１の作動手段及び前記第１、第２の固定胞室
の作用と前記動的背当て手段の上述した第２の
作動手段と第３の固定胞室の作用とを組み合わ
せて、実際の乗り物に相当した身体動作及び座
席硬さ感覚の変化並びに身体接触面積の変化と
を発生させるように構成されたＧ座席機構。

技術分野 本発明は模擬装置の分野に関し、特に、乗り物
中で搭乗者が受ける加速度の模擬を行う改良型の
Ｇ座席機構に関する。

背景技術 戦闘機の操縦者は、機動的運動中に特殊な身体
知覚作用を受け、この身体知覚作用は操縦者の身
体における慣性加速反作用及び該身体と実際の航
空機座席との間に存在する結合装置とによつて誘
起されるものである。このような機動的運動は航
空機をその飛行包絡面の限界近くまで送り込むこ
とが多くあり、そして操縦者を航空機の運動状態
並びに形態に関係した広範囲の振動情報にさらす
ことになる。操縦者はこれらの知覚を利用してそ
の航空機を操ることは周知である。結果的に航空
機模擬装置の技術においては、戦闘用航空機の模
擬においてこれらの暗示を演ずる装置の開発に努
力がなされてきた。この技術における最初の主た
る開発点はモーシヨン（運動）機構であつた。然
しながらモーシヨン機構は、該機構に固有の変位
並びに速度の拘束性によつて持続的な加速度情報
を付与することにおいて能力限界がある。高性能
の戦闘用航空機の模擬装置ではこの限界は一目瞭
然である。このような模擬装置では、モーシヨン
機構は単に模擬加速度の立ち上りを付与するのみ
である。この模擬加速度の立ち上りの次には識閾
下の「空虚」相の間に知覚の消滅が続き、その間
にモーシヨン機構は復帰して始期暗示の送出に全
力を出す能力を回復するのである。

モーシヨン機構によつて与えられる情報を補足
し、かつ持続した加速度暗示を与えるために「Ｇ
座席」が開発された。このＧ座席は感触的身体的
感覚機構を直接的に目指すもので筋肉、関節及び
持続的加速度による生理的変化を知覚することに
用いられる体圧受容器管とから構成されている。
初期のＧ座席は粗雑であり、操縦者をその座席ま
わりに移動させるハーネスのような手段、空気ク
ツシヨン等を用いている。これらの初期の装置は
座席クツシヨンの膨れ上り、間違つた相反する暗
示の発生、厄介な外部金物類による操縦席の現実
性の劣化と言つた重大な欠点を普通有している。
これらの先行技術装置に関連した諸問題を克服す
べく、本発明者は、二人の協力者と結んで1976年
10月５日に発行された米国特許第3983640号に記
載の航空機運動模擬用の画期的新規座席を以前に
考案した。この発明は進歩形Ｇ座席と命名され、
種々の加速度形態に関連した適合性のある身体変
位、体圧勾配、接触暗示領域を与え、同時に操縦
席の忠実性を維持している。発明の心部には２つ
のモザイク式の空気胞室があり、これらの空気胞
室は個々に堅固な頂板を有し、これらの頂板が座
席皿表面と背当て表面とを形成しているのであ
る。各胞室を個々に駆動することによつてこれら
の両表面の複合高さ、姿勢及び形状を変えて所望
の動作暗示を与えることができるのである。貝殻
形状をした複数の動空気胞室が座席皿の各側に配
置されて腿圧と接触暗示領域とを付与している。
又、被駆動ひざ帯を設けて腹側領域圧の変化を与
えている。

上記の進歩形Ｇ座席寄せ集め式表面によつて供
与される万能性によつて、座席皿の上昇又は沈
下、ピツチ、ロール、輪郭動作の変化を制御し、
かつ貝殻形の動空気胞室を介して体接触面の変化
を制御することができる。また、背当てクツシヨ
ンの移行、姿勢再方向付け（倒れと傾き）、輪郭
動作も設けられている。表面形状又は輪郭の変化
は操縦者に対してその身体に局部的圧力変化の感
覚作用を与え、これは例えば高加速中に座席へ操
縦者が押し付けられることに相当するものであ
る。前記の進歩形Ｇ座席の以後に他の三つのＧ座
席関係の特許が発行されており、それらはＧ座席
と関連して用いる補助的皮膚張力暗示機構（米国
特許第4030207号）、航空機の振動現象（バフエツ
テイング）を模擬するための別の座席横振動装置
に関するもの（米国特許第4030208号）及び別の
Ｇ座席の構成に関するもの（米国特許第4059909
号）である。この最後の特許は、本発明者に付与
されたもので、個別に駆動される空気胞室を多
数、寄せ集めモザイクにしたものを用いるもの
で、上記多数の空気胞室が座席皿と背当てとを形
成し、前述した進歩形Ｇ座席の場合と同様に可変
座席表面を構成しているものである。座席安定感
の暗示は複数の膨張性固定胞室によつて与えら
れ、これらの固定胞室が空気胞室の寄せ集めモザ
イクを被覆した構造をしている。上記固定胞室
は、膨張させるか又は該固定胞室下方に配置した
剛板と協動させて用いる際に収縮させると、着座
者の身体を硬い表面に沈下させることにより、固
定感暗示を与えるものである。

上述のように、先行技術のＧ座席において、米
国特許第3983640号は、座席クツシヨンと背当て
とは何れもエアーセル（空気胞室）のモジイク式
に形成され、座席クツシヨンの両側に夫々独立に
制御される空気胞室、つまり着座者の腿部に圧力
付与する空気胞室と、腹部圧を変化させる膝ベル
トとを有したＧ座席を開示したもので、空気胞室
を各独立に制御しながらモザイク式構造で加速度
模擬を行うことに由来して制御が複雑で混乱し易
い不利があり、米国特許第4030207は、皮膚の張
力、収縮暗示の発生装置を備えたＧ座席装置を開
示し、横方向の座席クツシヨン表面の変位動作を
呈することにより座席表面近傍の着座者の皮膚部
分に張力変化の暗示を与える横振動装置を備え
た、Ｇ座席である点を特徴にしたに過ぎない。

更に、米国特許第4030208号は、機械的加振機
を備えた座席を開示したもので、航空機の不規則
振動（バフエツテイング：一般的に航空機の床面
に垂直な振動である）を模擬するもので座席皿や
背当ての構造に就いては、特別な構造は開示して
いない。最後の米国特許第4059909号は、多数の
各独立に駆動される空気室を寄せ集めたモザイク
形のＧ座席機構の域を出ていないもので、上述の
ように動作模擬のための空気胞室の制御が複雑、
かつ、混乱し易い不利を免れないものである。

そして、上述した従来のＧ座席発明は、性能的
には中間域のｇ水準を暗示する点で重要な一里塚
であり、特に進歩形Ｇ座席は、多数の戦闘用航空
機模擬装置に成功裏に用いられているが、未だ満
足が行く水準には達していないのである。上述の
ように、モザイク構造と各要素が独立動作するこ
とから、保守（メンテナンス）条件が悪いと、胞
室動作が同期しないミスを生ずる危惧がある。ま
た、局部的な圧力感覚として得られる幅が小さ
く、故に、模擬するｇ負荷の動的幅に限界があ
る。その結果、模擬したいｇ負荷の知覚度が減少
したり、変歪されたり等の不利もある。上述した
従来のＧ座席は要素応答帯域幅が低く、普通は１
ヘルツ程度のオーダにしかならない限界もある。
このように、低帯域幅であることから、これらの
空気胞室形Ｇ座席は、既述のように、米国特許第
4030207号に開示されているような横振動器形装
置（シエーカー）を別に用いなければ、航空機の
振動（バフエツテイング）現象のような高周波加
速度の暗示を経過することは不可能である。更に
加速度カーブの立ち上がり部分を経過、再現させ
ることを主目的とした安定台モーシヨン機構がな
いと、低帯域幅空気胞室式Ｇ座席を用いることに
より戦闘機用航空機模擬装置で忠実な始期暗示を
与えるようにすることはまず不可能である。

依つて、本発明は、空気胞室式とは異なり、単
一個の固い表面と、その表面の左右に上向きに突
出した表面要素とを備え、該表面要素は着席者の
腿に接触し、左右の固定セルと関連使用されるこ
とにより、着座者の身体接触面積部分で知覚され
る座席硬さを変化させるようにして模擬されるｇ
負荷効果が高度に改善された本質的な感覚を与え
るＧ座席機構を提供せんとするものである。極め
て強い局部的圧力感覚が与えられ、知覚されるｇ
負荷の動的幅を大幅に拡張し、同時にこの座席は
一体化構造感を充分に感知させるものである。
又、比較的少数の被動要素を用いるにも拘わらず
帯域幅は10ヘルツ以上にも増加されて初期暗示能
力を与えるものである。

更に、本発明は、バフエツテイング現象の暗示
を直接的に与えることができ、従つて、別の横振
動器は必要としないＧ座席機構を提供するもので
ある。これらの改良を達成するとともに適合性の
ある暗示発生能力を保持し、しかも、初期に造ら
れたＧ座席を特徴付けていた操縦席の忠実性を保
持させたＧ座席機構を提供するものである。

発明の開示 本発明によれば、乗り物中で搭乗者がうける加
速度を模擬する加速度模擬用のＧ座席機構が提供
され、該Ｇ座席機構は、堅固な単一個の座席皿表
面を備え、ピツチ、ロール、上・下動、経線方向
動作を含む通常４自由度の駆動能力を有してい
る。上記座席皿表面の頂部には１対の隆起面が外
側腿部接触面に沿つて設けられている。少なくと
も２つの膨張可能な固定胞室が座席皿表面の頂部
に設けられ、１つの固定胞室が座席皿表面の片側
に、他の１つの固定胞室が他の片側に設けられ
て、操縦者がｇ負荷の増加を受けることにより、
経験する座席硬さの増加に相当する深い体圧感を
与え、また、隆起表面と結合して接触感覚の暗示
面積を与える。隆起表面は、座骨の骨隆起部分の
下方にも設けて座席と身体との間の圧力暗示にお
ける動的幅を向上させることもできる。

本発明によれば、ピツチ、ロール、うねりを含
んだ３自由度の駆動能力を有する堅固な単一個の
背当て表面を設けるようにすることもできる。そ
の背当て表面の下部の各側に１対の可動表面要素
を設けて下方背圧の暗示向上を図り、また、上記
の背当て表面に単一個の固定胞室を設けるように
することもできる。好ましくは、駆動装置を複数
の流体作動装置で構成し、該作動装置は、特に、
位置フイードバツク系と共に用いると初期加速度
暗示を与える帯域幅を充分に拡張することができ
る。また、最後に、差動駆動装置を具備したひざ
帯をも設けて人の腹部領域に圧力暗示と摩擦暗示
とを付与するようにしてもよい。

図面の簡単な記載 本発明の上述した特徴および他の特徴は添付図
面に関連した次の記載を考察することによつて更
に明瞭となるもので、添付図面におき、 第１図は本発明によるＧ座席機構の好実施例を
示す斜視図、第２図は本発明の好実施例による座
席皿組体の分解図、第３図は本発明の好実施例に
おいて用いられる座席皿作動装置と座席ベルト作
動装置との下組立体の斜視図、第４図は本発明の
好実施例による背当て組体の分解図、第５図は本
発明の好実施例に用いられる背当ての転向組体の
斜視図、第６図は本発明の好実施例において用い
られる流体作動装置用の制御機構のブロツク図、
第７図は本発明の好実施例において用いられる固
定胞室用の制御機構のブロツク図、第８図は模擬
される種々の加速度に関連した座席板と背当て板
との動作を表わす略示連続図。

発明を実施するための最良の態様 第１図には本発明によるＧ座席機構１０の好実
施例が示されている。この機構は２つの基本的要
素、即ち、座席皿組体１２と背当て組体１４とか
ら構成されている。これらの要素は枠体１６に取
付けられ、また該枠体は例えば航空機模擬装置に
取付けられる。第１図には座席ベルト１８も図示
されている。第１図は固定胞室８２，１２８が折
り返されて可動板６２，９２を露出させたＧ座席
機構を示している。作動に当つては、幾つかの作
動装置組体がこれらの板の位置と姿勢とを変化さ
せ、模擬される動作に適合する身体変位を発生さ
せるもので、これについては以下に更に詳記す
る。第１図に示す座席皿２１は座席皿組体１２を
収納している。また第１図には転向要素１０８，
１１０、固定胞室８２，１２８、腿部域台７８、
骨隆起部台８０も示されており、これらは全て以
下に詳細に説明する。

第２図は座席皿組体１２を分解図示している。
図示の如く、組体の基板２０は３つの流体作動装
置副組体を支持している。即ち、左右の側部作動
装置副組体２２，２３と前方作動装置組体２４で
ある。これらの作動装置組体は全て経線方向作動
装置板４０に押棒３８を介して結合している。作
動装置組体は座席皿板を縦方向に駆動して該板に
縦（上・下）動と共にピツチ及びロールを付与し
ている。側部作動装置組体２２，２３と共に別の
座席ベルト作動装置組体２５，２６も組み込まれ
ており、これに付いては以下に詳述する。板４０
の水平方向の移動安定性を確固にするために、該
板に座席安定装置組体６８が結合されている。こ
の組体は第２図に部分的に切除されて示されてい
るようにハウジング７０に収納されており、ブラ
ケツト７１により切欠き７６を通して基板２０に
取付けられる。またこの組体の頂部は補強板７４
である。この補強板は短軸（トラニオン）装置に
よつてスリーブ７５に結合されており、この短軸
装置はスリーブ７５に関して補強板７４のピツチ
とロールとだけを許容している。スリーブ７５は
１対の縦軸又はレール７２に沿つて上・下に滑動
だけできるように設けられており、そのレール７
２は図示の如くハウジング７０内に取付けられて
いる。板４０がピツチ、ロールおよび上・下動を
行うことにつれて、その板４０に結合された補強
板７４も共に同様にして同じ運動を生起せしめら
れる。更に押棒３８とその関連ソケツトに設計さ
れている３自由度の所要動作能力によつて板４０
は他にも後述の如く横方向に揺動する傾向がある
ので、これを安定装置組体６８が阻止している。
座席皿板６２には板４０の切欠き内に収納された
経線方向の作動装置組体５６によつて経線方向の
運動能力が付与されている。この組体は、第２図
に示す如く、作動装置ハウジング５８とその内部
に在つて支承軸６０により板４０に結合された作
動装置（LVDT）副組体（図示なし）とから構
成されている。ハウジング５８は支承軸６０に沿
つて矢印６１で示す経線方向に運動自在になつて
いる。上板６２は例えばねじ６３によつてハウジ
ング５８に取付けられており、該ねじは第２図に
示すようにハウジング５８のねじ孔６４に挿通さ
れている。板６２は消耗帯６６に載つており、該
消耗帯は板４０に取付けられている。上板６２に
対する経線方向の駆動能力は、経線方向の作動装
置組体５６によつて作動装置２２，２３，２４に
よつて得られるピツチ、ロール、上・下動能力等
の各能力に加えて付与される能力である。単一の
固定胞室８２は上板６２の頂部に取付けられて腿
部斜路７８および骨隆起ブロツク８０上に適合す
る形状をしている。この薄くて圧搾空気式のパン
ケーキ形胞室は通常、着座する者のでん部を板６
２に近づけないように支承保持するだけの圧力ま
で膨張させるように設計されている。胞室８２を
収縮させると、でん部は完全に平面上に低下し、
また部分的に該胞室を収縮させると、でん部は上
記板上に下りる。胞室８２は２つの部分、即ち左
部８２Ａと右部８２Ｂとを有し、着座者の各でん
部を選択して下ろすことができる。

上述のようにして硬板６２上にでん部を下ろす
ことによつて着座者には座席への身体圧が増加し
た感覚を形成する効果を有し、それは例えば模擬
される上向きの航空機加速度によつて形成される
ｇ負荷効果をその者が経験した際に感じる効果と
同じものである。一方のでん部だけを低下させる
と、横方向への移動加速度の効果又は航空機のロ
ール効果を模擬することができる。体圧暗示の領
域は１対の不動腿部斜路７８によつて設けられ、
この不動腿部斜路７８は上板６２の頂部の外側に
取付けられている。これらの斜路はおおよそ腿部
の外側の形状をしている。固定胞室８２が収縮さ
れて操縦者が座席に沈むにつれ、操縦者の身体の
大部分がこれらの斜路に接触して、実際のｇ負荷
効果によつて座席中に押し付けられる効果を模擬
する。板６２にはまた１対の低い不動ブロツク８
０がその板の後部位置に取付けられており、座骨
の骨隆起部、つまり着座者のでん部の主たる骨部
突起の直下に在る。これらのブロツクは固定胞室
が収縮される際に着座者が座席板６２上に沈んで
行くので、この領域における深い体圧感覚器官を
模擬することによつて知覚される座圧の動的幅を
増加させるのである。板６２の前端に形成されて
いる切欠６３は実際の戦闘用航空機の切欠きの複
製であり、制御桿用の余地をなしている。編織カ
バー８４は座席皿組体１２を被覆して操縦者に対
し完全な環境的忠実性を付与している。以下に座
席皿の作動原理に就いて完全記載する。

第３図は作動装置副組体２３の詳細図である。
図示のように作動装置台２８は流体圧作動装置３
０を支持しており、該装置は前記台に枢着取付け
されている。作動装置３０の基部近くにはサーボ
弁３１が取付けられている。弁３１は作動装置３
０を当該技術において周知の方法で駆動する。作
動装置３０のピストン３２はベルクランク組体３
４に結合されており、該組体は作動装置３０の出
力の比較的水平な力をベルクランク腕３６のモー
メントに変換し、オフセツト腕３６Ａを回転させ
るのである。オフセツト腕３６Ａはベル形ブツシ
ユ３７を介して押棒３８に結合されており、該押
棒は次いでボール継手を介して第２図に明示の如
く、経線方向の作動装置組体の板４０に結合され
ている。従つて作動装置３０が作動することによ
つて押棒３８を縦方向に駆動するのである。３つ
の作動装置２２，２３，２４は全てが一斉に作動
することにより、座席皿板６２にピツチ、ロー
ル、上・下動の能力を付与するのである。ピスト
ン３２はまた例えばコリンズ社の商品、モデル
SS−207として入手することのできる線形可変差
動変圧器（LVDT）４２にも結合されている。
LVDT４２はピストン３２の位置に対応した電
気信号を送出して作動装置２３の閉ループ動作を
許容するのである。この作動装置副組体２３は座
席ベルト作動装置副組体２６と協働する。座席ベ
ルト１８の一端は作動装置４６のピストン４４に
よつて駆動され、該作動装置４６は同様にサーボ
弁４７によつて駆動されかつ閉ループ動作用の
LVDT４８に結合されている。同じような座席
ベルト作動装置副組体２５が座席ベルト１８の他
端を駆動するために作動装置副組体２２と関連さ
せて設けられている。座席機構１０に用いられて
いる全ての作動装置副組体は同じサーボ弁、作動
装置、LVDT、ベルクランク装置を用いて座席
皿組体１２と背当て組体１４とに対する高度にコ
ンパクト化され、なおかつ強じんにして正確な駆
動源をなしているのである。このことは全ての可
動要素類が模擬されるはずの航空機の座席組体よ
り決して大きくならずに座席皿と背当てとの組体
中にコンパクトに配置されることを意味するもの
で、座席１０を極めて高度の視覚的忠実性のもと
に構造化することを可能にする。

第４図は、背当て組体１４の分解図である。３
つの作動装置組体、即ち、左副組体８６、右副組
体８７、頂部副組体８８が図示の如く後板８９に
取付けられている。押棒９０は座席皿組体１２に
おける押棒３８と同様にして作動装置副組体８
６，８７，８８を可動背当て板９２に結合してい
る。然しながら安定化は第４図に示すように３つ
の「挾持形ヒンジ」安定装置副組体９４，９６，
９８によつて達成されている。左右の安定装置副
組体９４，９６はそのそれぞれのヒンジピン軸線
が底部安定装置副組体９８のヒンジピン軸線に対
して直角を成すように位置決めされている。各ヒ
ンジ１０１は玉継手（図示なし）を介して安定装
置の支え部材１０２に結合されている。そしてこ
れらの３つの安定装置部材が共に作用して背当て
板９２の縦横動作を禁止すると同時に作動装置副
組体８６，８７，８８の動作に従つてピツチ、ロ
ールおよびうねりの各動作を許容しているのであ
る。

可動背当て板９２は図示のように底部背当て転
向組体１００を支持している。転向要素１０８，
１１０は板１０２に枢着されており、駆動される
と、更に詳細に後述するように体接触暗示におけ
る底部背領域をなすのである。

圧搾空気式の固定胞室１２８は前述の固定胞室
８２と同じ原理で作動するもので板９２に設置さ
れて背当て組体１４を完成せしめている。細溝１
３０，１３２は図示の如く設けられていて転向要
素１０８，１１０を動作可能にしている。編織カ
バー（図示なし）がこの組体を座席皿組体１２の
場合のように被覆して操縦者に環境上の忠実性を
付与している。

第５図は下部背当て転向組体１００を詳細図示
したものである。転向支持板１０２は左・右の転
向作動装置組体１０４，１０６を支持しており、
これらの組体は左・右の転向要素１０８，１１０
をそれぞれ駆動する。転向要素１０８，１１０は
板１０２に丁板１１２，１１４等によつて枢着結
合されている。作動装置１０４，１０６は本発明
で用いられる他の作動装置と同様に図示の如く、
シリンダ１１６、サーボ弁１１８、ベルクランク
組体１２０およびLVDT１２２から構成されて
いる。作動装置１０４，１０６を作動させると転
向要素を破線１２４，１２６で示すように旋回状
に動作させる。第４図に示されているように支持
板１０２は背当て板９２に取付いており、転向要
素１０８，１１０は体接触暗示における下部背面
領域を付与するように駆動される。本発明のＧ座
席機構と共に用いられる流体圧作動装置の制御機
構は計算機制御された閉ループサーボ作用を用い
ている。第６図は作動装置組体２３の制御機構の
ブロツク図である。作動装置３０はサーボ弁３１
によつて駆動され、このサーボ弁は圧力流体液を
ポンプ１４０から受けると共に加算増幅器１４２
から電気制御信号を受ける。弁３１は定常状態で
「零」信号を受けるように設計されている。加算
増幅器１４２は３つの信号、即ち予め付与される
「自立信号」１４４、指令信号１４６、フイード
バツク信号１４８を受ける。始動時には自立信号
１４４が増幅器１４２に与えられて作動装置３０
を中間点位置に設定する。計算機１５０は模擬飛
行の間に当該技術で周知の方法により座席位置と
姿勢情報とを計算する。次いで計算機１５０は結
合装置１５２を駆動し、該装置は周知のＤ／Ａ変
換技術によつて指令信号１４６を発生させる。こ
の指令信号１４６は増幅器１４２に与えられ該増
幅器はその信号を弁３１へ送る。作動装置３０の
ピストン桿３２はこれに応じて動作し、また
LVDT４２がこの動作に追従する。LVDT要素
が動作すると、指令信号１４６とは逆極性の信号
１４８が発生して増幅器１４２に与えられる。こ
のフイードバツク信号１４８が指令信号１４６と
等しい大きさの場合にはサーボ弁３１が閉じて作
動装置３０は停止する。オン・オフソレノイド１
５６を設けて安全停止機構に抱き合せるようにし
てもよい。維持ポテンシヨメータ１５８を設けて
手動による作動装置制御を行い得るようにするこ
ともできる。第６図は維持モードに切替えた機構
を図示している。本発明において用いられる全て
の流体作動装置は上記のような方法で制御され
る。

第７図に示されている固定気胞制御機構は流体
作動装置の制御機構と類似した作用を行う。この
場合にも再び計算機１５０が結合装置１５２を駆
動し、この装置が指令信号１６４を加算増幅器１
６６に供給する。

この加算増幅器は次いで空気流量弁１６８を制
御する。弁１６８は昇圧マニホールド１７０を駆
動し、該マニホールドが次いで、固定胞室８２
Ａ，８２Ｂ又は１２８の圧力を制御する。圧力変
換器１７２はフイードバツク信号１７４を増幅器
１６６へ送つてループを閉じる。偏倚信号１７６
は基準圧力信号を形成する。維持ポテンシヨメー
タ１７８を流体機構の場合のように設けるように
してもよい。圧縮機１８０と真空ポンプ１８２と
は弁１６８の入口と出口とに接続し、また昇圧器
１７０にも接続して高速膨張と収縮とを行うよう
にし、更にオン・オフソレノイド１８４，１８６
は空気機構をオンにしたりオフにしたりするため
に設けられている。定常の1G状態では座席は中
立点に維持され、この中立点は座席皿板と背当て
板とがそれぞれの動作範囲の中間点に在り、又既
述のひざ帯は「締め上げ」張力における通常状態
に維持され、更に全ての固定胞室は定格点まで膨
張せしめられて身体がちようど可動板６２，９２
の近くに支持された状態に在るときに形成される
ものである。操縦者の航空機制御作用に応じて形
成される信号に対応した計算機の適正な制御作用
のもとに座席の種々要素を駆動すると、適当な接
触的な身体機構の刺激が形成されて、模擬される
航空機が発生するＧ力についての適正な感覚が創
成される。座席板がその姿勢、位置を変えると、
骨格姿勢の変位が行われて、それと共に視野の変
化も起る。筋肉上の変化は骨格姿勢の変化に次ぐ
傾向がある。背当て転向要素を動作させ、固定胞
室の膨張度を変えることによつて身体肉部に掛か
る圧力の勾配を変化させることができる。すなわ
ち、適正なプログラムによつて種々の作用要素を
調節変化させると対象操縦者に極めて効果的な加
速度模擬効果を与えることができる。

加えて、座席皿組体は振動現象の暗示とバツフ
エツテイングの暗示とを発生する。失速振動、背
景轟音、滑走路轟音等の連続性の振動暗示と、着
地音や不連続的な気体振動等の不連続性の振動暗
示との両者に関する信号は、従来周知の技術によ
つて計算機１５０におき作成されて他の制御信号
と共に上述のようにして座席作動装置に与えられ
る。

作用原理 本発明の作用には幾つかの駆動概念が含まれて
おり、個々について個別に扱う。第８図は航空機
における幾つかの加速度形態を示しており、これ
らの概念の多くのものの説明に便宜となるもので
ある。次の文章中で呼び出される参照番号は記述
する動作を示している図を指し示すものである。

本Ｇ座席機構の駆動は、３軸基準座標系を用い
る。航空機の長手方向の経軸線はＸ軸で、その正
側が前方方向、縦軸線がＺ軸で、その正側が下
方、横方向軸線がＹ軸で、右方向が正側である。
従つて前方方向の推力は例えば＋X¨で表示され
る。また、この基準座標系は模擬される航空機の
操縦席に中心が置かれ、航空機座標系は一般に航
空機のほぼ中心点に中心が置かれる。

座席移動 座席皿頂板はＺ軸線加速度の関数として上・下
移動する。正のZ¨加速度（負Ｇ）は、頂板高さの
増加203を形成する。負のZ¨加速度（正Ｇ）は、
頂板高さの減少202、204を形成する。座席皿頂板
はまたＸ軸線加速度の関数として前後方向の動作
能力を有している。正のX¨加速度（推進）に対し
ては頂板は前方200、204に移動し、負のX¨加速度
（制動）に対しては頂板は後方201に移動する。そ
してこれによつて座席クツシヨンに対するでん部
のこすれる暗示を与えるのである。背当て板はＸ
軸線加速度の関数として移動する。正のX¨加速度
に対しては背当て板は前方200へ移動し、一方負
のX¨加速度に対しては後方201に移動する。

座席方位 座席皿頂板と背当て板とはピツチ軸線とロール
軸線とにおいて方向転換する。座席皿板はＸ軸線
加速に対してピツチ姿勢の変化を受ける。正のX¨
加速度に対しては座席板は上向きピツチを行い、
背当て板は底部が前方に頂部が後方にピツチ動作
200する。負のX¨加速度に対しては逆の方向転換
がおこなわれる201。

ロール姿勢の変化はＹ軸線加速度と航空機ロー
ル動作とに対して生じる。正のＹ加速度又は右方
向へのロール動作に対して座席皿板は左方302へ
ロール動作し、また背当て頂板も左方300へロー
ル動作する。負のＹ加速度に対しては逆301、303
になる。

転向要素 転向要素はＸ、Ｙ軸線加速度の両者と航空機ロ
ール動作とに対する背当て頂板の動作を補うもの
である。これらの要素は低背部近くにおける接触
暗示面積を増加させる。これらは駆動されて背当
て頂面に関して０〜50度の角度の間を移行し、上
記角度範囲で中立（約25゜）点は零加速度に対応
する。２つの要素は共にその中立点からＸ軸線加
速度の大きさに比例して駆動される。正のX¨加速
度に対しては、それら要素と背当て板との間の角
度は増加（200）し、負の加速度に対しては角度
は、減少する（201）。Ｙ軸線及びロール加速度に
対してはこれらの要素は差動的に駆動される。つ
まり、一方の要素の角度が増加するにつれて他方
の要素の角度は減少する。傾きは背当て板の傾き
と反対であり、即ち、例えば背当て板が左にロー
ル動作するにつれて、右方の要素の角度は減少
し、また左方の要素の角度は増加する（300）も
ので、逆の場合は逆の傾向（301）になる。

固定胞室 座席皿と背当て固定気室の圧力は模擬される航
空機の加速度の関数として変化せしめられる。圧
力は一方向的に変えられ、つまり圧力は中立点か
ら減少せしめられるのである。従つて中立点以上
の膨張は起らない。中立点は操縦者の身体とクツ
シヨン頂板との間の接触閾値に相当する圧力であ
る。模擬される航空機が負荷増を受けると、気室
内の圧力は減少し、筋肉が受ける圧力の分布が変
わる。縦加速度（正Ｇ）に対しては、座席皿気室
の両室が同時に収縮する。これによつて座席皿頂
板がより体接触するようになるのである。この接
触は腿部傾斜路や骨隆起部ブロツクが存在するこ
とによつて特に著しい。経線方向の加速度応答は
背当て板気室の圧力が減少するにつれて大きくな
る。横方向の加速度とロール動作は座席皿固定気
室の一方の室を収縮させ、その間に他方の室は中
立点を維持する。右方向の座席加速度は左右の室
を収縮させ、左方向の加速度については逆になつ
ている。

ひざ帯 ひざ帯の駆動は４つの異る情報源に応答する。
第１の情報源は座席軸線に関してXZ平面に投影
した外力加速度の方向である。これはＺ軸線方向
における重力成分の効果を含んでいる。この入力
から両作動装置は同時に駆動される。揚力損失又
は制動の条件に対しては、ひざ帯は収縮する。揚
力増加又は推進条件に対しては帯の伸張が生じ
る。第２の情報源は座席軸線に関するXZ面へ投
影された重力ベクトルの方向である。これは、操
縦者が倒立する点まで座席と航空機とがピツチ動
作するにつれてひざ帯を収縮させ、上向き姿勢に
近づくにつれて再び弛緩させるように用いられ
る。この場合にも両作動装置は同時に駆動され
る。

座席皿と背当て頂板との位置はひざ帯駆動に対
する第三の入力として作用する。これらの位置は
座席板動作とひざ帯動作とを切り離す要因の計算
に用いられる。最後の入力はＹ軸加速度に対する
応答とロール入力である。この入力は差動的なひ
ざ帯駆動を起生させるもので一方の作動装置が伸
張する間に他方の作動装置は引き込められる。符
号上の約束は座席のロール方位の符号約束と反対
である。即ち、例えば右方向への加速に対しては
右方のひざ帯作動装置が収縮動作し、左方のひざ
帯作動装置が伸張する。このことは航空機が横方
向の加速度を受けたり、右方又は左方へロール動
作することにつれて操縦者の中央部分を過ぎるこ
すり作用を形成する。

本発明は先行技術のＧ座席にまさる多数の利点
を有する。寄せ集め要素のクツシヨン手法から分
離することにより、多要素動作に潜む混乱が解消
されている。即ち、本発明は総合的構造感を与え
るのである。更に被駆動要素の数を減ずることに
よつてソフトウエアと結合体の必要度を減じてい
るのである。また固定胞室を用いることによつ
て、特に不動の骨隆起部ブロツクと結合させて用
いると極めて強度の局部的圧力感覚を得ることが
できる。固定胞室と関連して不動の斜路部材を使
用することにより、体接触暗示領域を設けるため
に可動の腿部板を用いる必要性が解消されるので
ある。また下部背当て転向部材は縦方向及び長手
経線方向の加速度に対して極めて強い接触領域暗
示を付与する。加えて差動ひざ帯駆動は横方向の
みならず経線方向及び縦方向の帯の暗示をも包含
させ得るのである。最後に振動暗示を付与するた
めに座席皿組体を用いることによつて米国特許第
4030208号に開示されているような別振動器を必
要とすることが無くなるのである。そして、これ
らの利点が座席機構に供与されていることから実
際の航空機座席の外観を忠実に再現している。

以上、本発明の特定実施例に関して記載した
が、発明の精神から逸脱することなく種々の改変
を実施できることは言うまでもない。例えば、実
施例に設けた流体作動装置に替えて適正な帯域幅
を供与するように適当に構成された圧搾空気胞室
手段を代用するようにしてもよい。これらの点か
ら本発明は後記の請求の範囲によつてのみ確定さ
れるものであることを理解すべきである。